Konstanta ravnoteže elektrokemijske reakcije stanica

Sljedeće dvije reakcije koriste se za formiranje an elektrokemijska stanica:
Oksidacija:
TAKO₂(g) + 2H₂0 (ℓ) → SO₄^-(aq) + 4H⁺(aq) + 2 e^- E °_vol = -0,20 V
Smanjenje:
Cr₂O₇^2-(aq) + 14H⁺(aq) + 6 e^- → 2 Kr³⁺(aq) + 7H₂O (ℓ) E °_Crvena = +1,33 V
Kolika je konstanta ravnoteže kombinirane stanične reakcije na 25 C?

Polus reakcija oksidacije stvara 2 elektroni i polovica reakcije redukcije treba 6 elektrona. Da biste uravnotežili naboj, reakcija oksidacije mora se pomnožiti s faktorom 3.
3 TAKO₂(g) + 6H₂0 (ℓ) → 3 SO₄^-(vode) + 12 H⁺(aq) + 6 e^-
+ Cr₂O₇^2-(aq) + 14H⁺(aq) + 6 e^- → 2 Kr³⁺(aq) + 7H₂O (ℓ)
3 TAKO₂(g) + Cr₂O₇^2-(aq) + 2H⁺(aq) → 3 SO₄^-(aq) + 2 Kr³⁺(aq) + H₂O (ℓ)
Po uravnoteženje jednadžbe, sada znamo ukupan broj elektrona razmjenjenih u reakciji. Ova je reakcija razmijenila šest elektrona.

2. korak: izračunajte potencijal ćelije.
Ovaj problem s problemom EMF elektrokemijskih ćelija prikazuje kako izračunati stanični potencijal stanice iz standardnih redukcijskih potencijala. **
E °_ćelija = E °_vol + E °_Crvena

Promjena slobodne energije elektrokemijske ćelije povezana je sa staničnim potencijalom jednadžbe:
ΔG = -nFE_ćelija
gdje
ΔG je slobodna energija reakcije
n je broj molova elektrona izmjenjenih u reakciji
F je Faradayeva konstanta (96484,56 C / mol)
E je stanični potencijal.

primjer staničnog potencijala i besplatne energije pokazuje kako izračunati slobodna energija redoks reakcije.
Ako je ΔG = 0:, riješiti za E_ćelija
0 = -nFE_ćelija
E_ćelija = 0 V
To znači da je u ravnoteži potencijal stanice nula. Reakcija napreduje naprijed i natrag istom brzinom, što znači da nema neto protok elektrona. Bez protoka elektrona nema struje i potencijal je jednak nuli.
Sada je dovoljno podataka koji koriste Nernstovu jednadžbu za pronalaženje konstante ravnoteže.
Nernstova jednadžba je:
E_ćelija = E °_ćelija - (RT / nF) x zapisnik₁₀P
gdje
E_ćelija je stanični potencijal
E °_ćelija odnosi se na standardni stanični potencijal
R je the konstanta plina (8,3145 J / mol · K)
T je onaj apsolutna temperatura
n je broj mola elektrona prenesenih reakcijom stanice
F je Faradayeva konstanta (96484,56 C / mol)
Q je kvocijent reakcije
** U Primjer problema Nernstove jednadžbe pokazuje kako se koristi Nernstova jednadžba za izračunavanje potencijala ćelije nestandardne ćelije. **
U ravnoteži je reakcijski kvocijent Q konstanta ravnoteže, K. To čini jednadžbu:
E_ćelija = E °_ćelija - (RT / nF) x zapisnik₁₀K
Odozgo znamo sljedeće:
E_ćelija = 0 V
E °_ćelija = +1.13 V
R = 8,3145 J / mol · K
T = 25 & ° C = 298,15 K
F = 96484,56 C / mol
n = 6 (u reakciji se prenosi šest elektrona)
Riješite za K:
0 = 1,13 V - [(8,3145 J / mol · K x 298,15 K) / (6 x 96484,56 C / mol)] zapis₁₀K
-1,13 V = - (0,004 V) zapisnik₁₀K
dnevnik₁₀K = 282,5
K = 10^282.5
K = 10^282.5 = 10^0.5 x 10²⁸²
K = 3,16 x 10²⁸²
Odgovor:
Konstanta ravnoteže u redox reakciji stanice je 3,16 x 10²⁸².